Dragon receives long-planned propulsive landing upgrade after years of development

written by Aaron McCrea | October 10, 2024

Перевёл с английского Андрей Климковский

SpaceX объявила о новой возможности космического корабля Dragon 27 сентября на случай маловероятного отказа парашюта. Теперь Dragon имеет возможность активирования системы пропульсивной посадки с использованием двигателей SuperDraco, что спасает корабль и его экипаж от грубой посадки или неминуемой опасности.

SpaceX презентовала концепцию реактивного приземления Dragon более десяти лет назад. Когда SpaceX представила Dragon 2, он позиционировался как способный к реактивной посадке в любой точке Земли и изначально был разработан для посадки исключительно с помощью SuperDraco. Однако в конечном итоге SpaceX решила использовать парашюты в качестве основной формы спасения для миссий Dragon 2.

Многое пришлось изменить в Dragon 2 с 30 мая 2014 года, чтобы сделать его надежным пилотируемым космическим кораблем, каким мы его знаем сегодня. Теперь SpaceX решила вернуть одну из главных возможностей, которая, как считалось, осталась позади в процессе разработки.

Зачем приземлять пилотируемую капсулу с помощью реактивной тяги?

Быстрое повторное использование было главным приоритетом в первоначальных планах SpaceX по запуску Dragon. SpaceX планировала, что при возвращении из космоса Dragon запустит восемь двигателей SuperDraco и пропульсивно замедлит скорость капсулы. Когда скорость достигнет нуля, капсула приземлится на выдвижные посадочные опоры на указанной посадочной площадке. Это действие могло бы ускорить время, необходимое для восстановления Dragon и возвращения его на стартовую площадку.

Посадка на бетонную посадочную площадку на суше, а не в океане, имеет много преимуществ, особенно когда речь идет о долгосрочной возможности повторного использования и восстановления капсул Dragon. При посадке в океан соленая вода может разъесть алюминиевый корпус и детали из углеродного волокна, из которых построен Dragon. Пропульсивная посадка на Землю предотвратила бы возникновение инвазивной коррозии изначально, что сделало бы быстрое повторное использование гораздо более достижимой целью.

Восемь двигателей SuperDraco на #DragonV2 позволят аппарату приземляться в любом месте с точностью вертолета.

SpaceX (@SpaceX) 30 мая 2014

Более того, посадка Dragon с помощью реактивной тяги также была бы безопаснее для экипажа при выходе из космического корабля. Вытаскивание астронавтов из капсулы — длительный процесс, особенно если они подвергались воздействию микрогравитации в течение длительного времени. Движение океанских волн и процесс извлечения Dragon из воды оказались довольно длительными, а посадка на твердую площадку на суше позволила бы спасательным группам приблизиться к экипажу внутри Dragon и высадить его значительно быстрее.

На момент анонса Dragon 2 и раскрытия возможностей Dragon по приземлению с помощью реактивной тяги SpaceX планировала в конечном итоге использовать Dragon для посадки на поверхность Марса. Эта миссия, получившая название «Red Dragon», была технически осуществима, но SpaceX позже отказалась от планов в пользу Starship.

Атмосфера Марса гораздо менее плотная и более разреженная, чем у Земли, а это значит, что парашюты гораздо менее полезны для посадки. В случае с Red Dragon разреженная атмосфера Марса означала, что Dragon должен был бы приземлиться на поверхность с помощью реактивной тяги без использования парашютов. Имея планы для Red Dragon и зная, что реактивные посадки будут необходимы для будущих миссий на Марс, SpaceX решила заняться реактивными посадками и на Земле.

Почему планы по приземлению Dragon с помощью реактивных двигателей были отменены

Сертификация космического корабля для полета включает в себя длительный и глубокий процесс, прежде чем ему будет разрешено достичь орбиты. Эти меры безопасности экспоненциально замедлили ход миссии Red Dragon, запускаемой на Марс, даже без экипажа. Когда NASA решила не финансировать Red Dragon для возможной миссии по возвращению образцов с Марса, SpaceX отказалась от концепции Red Dragon и сосредоточилась на дальнейшей разработке Dragon 2 для миссий на Земле.

SpaceX начала подавать заявки на участие в программе NASA Commercial Crew Program с проектом пилотируемого космического корабля с мощной системой двигателей, которая, как планировалось, будет также использоваться в качестве системы аварийного прекращения запуска. После того, как Dragon 1 доказал способность достичь Международной космической станции (МКС), SpaceX была выбрана NASA для производства пилотируемого космического корабля для программы Commercial Crew Program, которая в конечном итоге воплотилась в Dragon 2.

Хотя Dragon 2 и его участие в программе Commercial Crew Program отличались от Red Dragon, идея реактивной посадки Dragon не была немедленно отменена после заключения контракта со SpaceX. Первоначально планировалось, что в случае возникновения проблем с реактивной последовательностью посадки точные посадки на воду с использованием двух тормозных парашютов и четырех основных парашютов станут запасным планом. Однако, несколько месяцев спустя было объявлено, что SpaceX изменила свой выбор системы посадки и теперь занимается посадкой на воду с помощью парашютов, а не посадкой на землю с помощью двигателей SuperDraco.

Dragon 2 был разработан для посадки с использованием двигателей, с парашютами в качестве резерва. Перешли на парашюты в качестве основных из-за сложности обеспечения безопасности, но Dragon все еще может это сделать.

Илон Маск (@elonmusk) 9 марта 2019

Поскольку парашюты теперь служат основной системой посадки Dragon, реактивная посадка Dragon больше не была основным направлением разработки Dragon 2. Позже выяснилось, что NASA желало более высокого рейтинга надежности защиты от «потери экипажа» для Dragon и чувствовало себя более комфортно с парашютной системой посадки, чем с реактивной системой посадки. NASA также считало, что небольшие отверстия в теплозащитном экране Dragon для четырех выдвижных посадочных опор могут привести к быстрому образованию горячих точек во время входа в атмосферу, что потенциально может привести к разрушению транспортного средства.

Возвращаясь к реактивным посадкам

В марте 2019 года SpaceX завершила Демонстрационную миссию-1 (DM-1), в ходе которой Crew Dragon (пилотируемый вариант Dragon 2) успешно совершил полет на МКС и обратно без каких-либо существенных проблем. После миссии Илон Маск, когда его спросили о реактивной посадке Dragon, сказал, что это «зависит от рассмотрения и одобрения NASA».

Чуть больше месяца спустя после успеха DM-1, Crew Dragon C204 столкнулся с аномалией во время огневого испытания SuperDraco. Эта аномалия привела к полной потере корабля, что, вероятно, привело к широкомасштабным задержкам с любыми планами SpaceX по реактивной посадке Dragon. За пределами SpaceX предполагалось, что аномалия ознаменовала конец любых планов по реактивной посадке Dragon.

Сегодня Crew Dragon известен как чрезвычайно надежный и хорошо проверенный корабль — он совершил 15 успешных пилотируемых миссий на МКС и другие низкие околоземные орбиты и практически не испытывал проблем с парашютной системой посадки. Во время предстартового инструктажа Crew-9 НАСА объявило, что теперь у Dragon есть возможность активировать свои двигатели SuperDraco и выполнять реактивную посадку в случае отказа парашютов. Если произойдет аномалия с парашютами, четыре основных парашюта будут обрезаны, и Dragon включит свои восемь двигателей SuperDraco, чтобы медленно выполнить реактивное приводнение. НАСА заявило, что такая посадка будет «терпимой» для любого экипажа внутри Dragon.

Билл Герстенмайер из @SpaceX говорит, что такая возможность уже реализовывалась ранее, однако это первый случай ее использования в рамках миссии @NASA.

Он подтверждает, что это позволяет Dragon запускать SuperDracos «в самом конце», чтобы обеспечить «приемлемую посадку» для экипажа.

Райан Кейтон (@dpoddolphinpro) 27 сентября 2024

На пресс-конференции после запуска Crew-9, отвечая на вопрос NSF, директор SpaceX по управлению полетами Dragon Сара Уокер объяснила, что правила активации пропульсивной посадки требуют, чтобы все соответствующие системы и датчики были исправны, в противном случае она будет отключена. SpaceX использовала эту возможность на Crew-7 Dragon, но она была отключена до возвращения экипажа, когда неисправный датчик GPS был удален из системы. По состоянию на момент той пресс-конференции 28 сентября пропульсивная возможность посадки все еще была активна для миссии Crew-8, которая вернется не ранее 13 октября. Она также была активна для недавней частной пилотируемой миссии Polaris Dawn.

www.nasaspaceflight.com | 10 октября 2024